उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में बैटरी असमान रूप से क्यों इस्तेमाल की जाती हैं?

Question

बच्चों के खिलौने, रिमोट कंट्रोल आदि की बैटरी बदलते समय, मैं बैटरी का परीक्षण करता हूं और ध्यान दिया है कि वे अलग तरह से निकलते हैं। एक मर जाएगा और दूसरा अभी भी हरे रंग में है।

ऐसा क्यों होता है? इसके अलावा, इस चरम पर, बस एक बैटरी क्यों नहीं है?

वे आम तौर पर एए हैं और उत्पाद या रिचार्जबेल के साथ वाले हो सकते हैं।

इसके अलावा, डिवाइस अच्छी बैटरी का उपयोग करना क्यों बंद कर देता है और शुरू नहीं करता है?

Comments

विनिर्माण सहिष्णुता

— चू

शिपिंग और बैटरी के जीवनकाल के दौरान गर्मी आदि की बदलती स्थिति।

नोट: एक "बैटरी" कई "कोशिकाओं" का एक संग्रह है। एए "बैटरी" वास्तव में सिर्फ एक सेल हैं, और कई एए सेल मिलकर एक बैटरी बनाते हैं। 9V बैटरी वास्तव में एक बैटरी है ... यदि आप एक को खोलते हैं, तो आपको श्रृंखला में 6 व्यक्तिगत 1.5V सेल दिखाई देंगे।

— स्टीव

लागत। बैटरी प्रबंधन प्रणाली को जोड़ना महंगा है।

— मस्त

Answer 1

बैटरी के बीच क्षमता में हमेशा कुछ भिन्नता रहेगी। खिलौने के उपयोग में वर्तमान में आमतौर पर कई अन्य अनुप्रयोगों की तुलना में उच्च स्तर पर खींचा जाता है, इसलिए बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बहुत महत्वपूर्ण है।

उस सेवा में लोड-अंडर वोल्टेज जीवन के अंत के रूप में काफी तेजी से गिरता है, इसलिए क्षमता में मामूली अंतर के साथ कोशिकाओं में काफी भिन्न वोल्टेज हो सकते हैं।

हालांकि, जो अच्छे दिखाई देते हैं, वे संभवतः अपने जीवन के अंत के बहुत करीब होते हैं, जब तक कि कोशिकाओं को एक ही समय में समान रूप से ताजा कोशिकाओं के साथ प्रतिस्थापित नहीं किया जाता। पैकेजिंग और उपयोग के बीच की मात्रा में बेमेल (4 के पैक और उदाहरण के लिए 3 में उपयोग की जाने वाली कोशिकाएं) क्षमता में एक बेमेल में योगदान कर सकती हैं।

पैनासोनिक AA सेल के लिए उपरोक्त ग्राफ़ में आप देख सकते हैं कि वोल्टेज 1V से 0.8V तक कुछ घंटों की अवधि में गिरता है। एक रेडियो 130 घंटे या उससे अधिक समय तक रहता है और गिरावट बहुत अधिक है। एक बार जब वोल्टेज जीवन के 800mV अंत से नीचे चला जाता है, तो यह तेजी से बहुत कम वोल्टेज पर गिर जाएगा और खिलौना में अन्य कोशिकाओं द्वारा बड़े रिवर्स करंट की आपूर्ति के कारण रिवर्स (अंडर लोड, या लोड हटाए जाने के बाद भी) हो सकता है। प्रकार सेवा।

बैटरी परीक्षक आमतौर पर बैटरी पर लोड लागू करने और वोल्टेज को मापने के द्वारा काम करते हैं। लागू किया गया लोड अनिवार्य रूप से विषम अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं के बीच एक समझौता है।

अपनी बैटरी तो परीक्षक एक अपेक्षाकृत छोटे वर्तमान खींचता है यह अभी भी सोच सकते हैं कि कोशिकाओं लगभग समाप्त हो चुका रहे हैं ठीक हैं (और वे कर रहे हैं ठीक एक रेडियो में,!), लेकिन यह कोशिकाओं है कि रिवर्स मौत के लिए आरोप लगाया गया गलती नहीं कर सकते। यह एक कारण है कि कुछ बैटरी परीक्षकों के पास परीक्षण के लिए धाराओं का विकल्प होता है- उच्चतर वर्तमान में 'ग्रीन' कोशिकाएं एम्बर रेंज में अच्छी तरह से होती हैं।

एक विशिष्ट खिलौने में बैटरी बस श्रृंखला में जुड़ी होती है और खिलौना को संचालित करने के लिए अपेक्षाकृत उच्च धारा में एक निश्चित कुल वोल्टेज की आवश्यकता होती है। बैटरी की श्रृंखला श्रृंखला केवल इसकी सबसे कमजोर कड़ी के रूप में मजबूत है, इसलिए यदि एक बैटरी बहुत मृत है तो मोटर्स आदि को संचालित करने के लिए पर्याप्त वोल्टेज नहीं मिलेगा।

Comments

मैंने अक्सर देखा है कि बैटरी को अंदर स्विच करना, उदाहरण के लिए, एक रिमोट कंट्रोल बैटरी के संचालन का विस्तार करेगा। यह मुझे लगता है कि इस अवलोकन के लिए स्पष्टीकरण और ओपी के अवलोकन के लिए स्पष्टीकरण समान होना चाहिए।

— जैक ऐडले

Answer 2

खिलौने अक्सर सबसे सस्ती बैटरी कोशिकाओं के साथ प्रदान किए जाते हैं जो कम क्षमता वाले हो सकते हैं, लेकिन सबसे व्यापक सहिष्णुता भी है। यह सहिष्णुता और "सबसे कमजोर कोशिका की विफलता 1" सामान्य नियम है।

इसे समझने के लिए, प्रत्येक बैटरी को चार्ज किए गए संधारित्र के रूप में मॉडल करें, 1000 फ़ार्स +/- 20% कहें। फिर उन्हें एक ही प्रारंभिक वोल्टेज के साथ श्रृंखला में रखें और 100 ओम के साथ लोड करें, और सबसे खराब केस सहिष्णुता का उपयोग करके चार्ज के अंत की गणना करें या गणना करें, तीन कोशिकाओं +20, 0 और -20% कहें।

तब तुम समझ पाओगे। दूसरी ओर लिथियम पॉलीमर और कार की बैटरी 0.1% से शुरू होती हैं और प्रारंभिक चार्ज से अधिक -90% सहिष्णुता पर एकल कोशिका की मृत्यु से पहले 10% की आयु होती है।

ईएसआर तेजी से बढ़ता है और सी तेजी से चार्ज होने की दिशा में बढ़ता है।

अगर आप इसका विश्लेषण करेंगे, तो आप समझ पाएंगे।

मैंने सरल समझ के लिए पतली हवा से C मान निकाला, लेकिन यह mAh घंटे की रेटिंग पर निर्भर करता है। I _c = C * dV / dt जहां रसायन विज्ञान के आधार पर dV आमतौर पर 1.6 से 1 V = 0.6 V होता है, लेकिन mAh रेटिंग I * dt = C * dV है, इसलिए कुछ अवधि के लिए मूल्यांकन किए जाने पर 50 mAh = 50 mA * 3.6 kV 1 सी = 20 एच की तरह, लेकिन हर और सभी बैटरी में कुछ ईएसआर मूल्य भी होता है, जहां एक व्यापक सहिष्णुता लागू होती है और ईएसआर आम तौर पर रिसिंग एमएएच रेटिंग के साथ गिरता है जो कम SoC और लंबी उम्र दोनों के साथ बदलता है।

अंगूठे का नियम यह है कि ESR कभी-कभी आह से संबंधित होता है, लेकिन नहीं।

अंत में आपके सवाल का जवाब सबसे कम C [F] मान के साथ बैटरी सेल है। जब श्रृंखला में, अगर निरंतर यह भी रिवर्स चार्ज हो जाएगा। अगला सवाल कृपया ...

यहाँ ठीक है AA बैटरी क्षमता की तुलना।

"DURACELL मानक" के ऊपर नोट 2000 mAh या 2Ah या 7200A-seconds है

• ईई सामान्य ज्ञान:

  • $f_{-3dB}=\dfrac{0.35}{t_R}$
  • आरसी = टी या एल / आर = टी को स्पर्शोन्मुख समय के रूप में परिभाषित किया गया है,
    • T = RC के लिए 1 से 1 / e * 100% ~ 37% या 0 से ~ 63% तक का क्षय

• लेकिन बैटरी मार्केटिंग जानकारी कभी-कभी 100% SoC से 0% का उपयोग करके आह क्षमता का उपयोग करती है, इसलिए माप समय मानकों में कुछ अंतर हैं।

हालाँकि दोनों ही मामलों में संग्रहीत ऊर्जा E = bothCV in है, लेकिन बैटरी के मामले में, मैं प्रारंभिक से Vbat के रूप में E = ²C (Vi from-Vf²) की सिफारिश करता हूं, Vi से 100% अंतिम Vf तक बल्कि गहरी निर्वहन से बचने के लिए 10% SoC तेजी से उम्र बढ़ने।

प्रत्येक वोल्टेज सेल तापमान पर बहुत निर्भर है; लेकिन जैसा कि मुझे याद है;

यदि आप अल्पकालिक मेमोरी को हटाने के लिए एक मामूली भार डालते हैं, तो Vbat (100%) को मापें

• लाइपो .V = 0.7 3.6 से 3.0 वी तक
• लीड एसिड = 12.5 से 11.5 वी
• क्षारीय = 1.5 वी से 1 वी

Comments

ठीक संपादन के लिए पीटर को श्रेय,

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

आप संधारित्र के रूप में बैटरी का मॉडल नहीं बना सकते। उनके पास बेतहाशा अलग-अलग निर्वहन विशेषताएं हैं। एक LC टैंक सर्किट बनाने की कोशिश करें, लेकिन एक संधारित्र के बजाय एक बैटरी का उपयोग करें ...

— जॅमी Hanrahan

क्षमा करें @JamieHanrahan लेकिन एक बैटरी के लिए सही मॉडल सिर्फ एक सुपरकैप या "डबल इलेक्ट्रिक-लेयर" कैप की तरह है जिसमें दो RC मान, Rp और डायनेमिक ESR * C होता है जो ESR में उगता है और उम्र के साथ C में गिरता है। यदि आप मैक्सवेल के सुपरकैप ग्राफ को देखते हैं तो आपको वही मेमोरी इफेक्ट दिखाई देंगे, हालांकि एक लीड एसिड बैटरी की तुलना में बहुत कम है, जो 14.2 से ~ 12.8V तक गिरती है, इस बार स्थिर मुख्य भंडारण की तुलना में बहुत कम है, लेकिन LiPo और सुपरकैप्स के अनुपात में है। T का बहुत करीब है। माना जाता है कि उच्च निर्वहन धाराओं में बैटरी के नुकसान के साथ और अधिक जटिलताएं हैं, लेकिन 1 सी रेंज में ऐसा नहीं है

— टोनी स्टीवर्ट सननिस्कीगुई ईई 75

हाँ? एक के साथ एक LC गुंजयमान सर्किट बनाने की कोशिश करें और हमारे पास वापस जाएं।

— जेमी हनराहन

@ JamieHanrahan Q को L से अनुनाद करने के लिए >> 1 होना चाहिए क्या आपने श्रृंखला या समानांतर की कोशिश की है? 1kF सुपरकैप के लिए, यदि ऐसा है तो ESR * C उत्पाद (1 / Q से संबंधित) के कारण बहुत कम LiPo सेल 100kF पर काम नहीं कर सकता है। यह मेरी धारणा नहीं है कि गलत है, लेकिन तुम्हारा है।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

Answer 3

बैटरी निर्माण सहिष्णुता पर नोटों के अलावा, मैंने देखा है (कम से कम एक) डिवाइस जो बैटरी विद्युत कनेक्शन को सर्किट के विभिन्न भागों में विभाजित करेगा।

मेरे मामले में, यह 3 एएए बैटरी के साथ एक सस्ती अलार्म घड़ी थी, 2 इलेक्ट्रॉनिक्स को चलाने के लिए श्रृंखला में थे, और फिर एक तिहाई एलईडी / अलार्म को चलाने के लिए पहले दो के साथ श्रृंखला में था।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

मुझे नहीं लगता कि यह सामान्य है, लेकिन यह एक और संभावित स्पष्टीकरण है।

Comments

मैंने इसे टीवी रीमेक में देखा है। उच्च वोल्टेज का उपयोग एल ई डी को चलाने के लिए किया जाता है, जबकि कम वोल्टेज से इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति मिलती है।

— डेविड श्वार्ट्ज

IR एल ई डी की आवश्यकता केवल 1.2V है लेकिन आमतौर पर 1.8V को स्पंदित किया जा सकता है

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

Answer 4

पुन: उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में बैटरी का असमान उपयोग क्यों किया जाता है?

1. खराब सेल की गुणवत्ता और / या सेल अलग-अलग बैचों से आए थे। इसके परिणामस्वरूप विभिन्न डिस् / चार्ज समय हो सकते हैं। उपकरण (खिलौने) को ठीक से संचालित करने के लिए आमतौर पर एक निश्चित न्यूनतम वी एंड ए की आवश्यकता होती है। एक बार कमजोर सेल / डिवाइस को संचालित करने के लिए आवश्यक V & A के अपने हिस्से को प्रदान करने में विफल हो जाते हैं, तो डिवाइस एक साथ प्रदर्शन करना या बंद करना शुरू कर देगा। आपके चार्जर और परीक्षक के स्मार्ट के आधार पर, कोशिकाओं की उम्र के रूप में, यह अंतर इस बिंदु तक बढ़ सकता है कि जब आप कोशिकाओं को मापते हैं, तो आपको अपने परीक्षक पर एक सेल 'हरा' दिखता है, जबकि दूसरा सेल मृत या निकट दिखता है। ।

2. उपयोगकर्ता अक्सर अपने चार्जर में और उनके उपकरणों में कोशिकाओं को मिलाते हैं और मेल खाते हैं - अक्सर पुराने रिचार्जेबल कोशिकाओं को नई कोशिकाओं के साथ मिलाते हैं - और कभी-कभी प्राथमिक (डिस्पोजेबल) कोशिकाओं के साथ रिचार्जेबल कोशिकाओं को भी मिलाते हैं। रिचार्जेबल कोशिकाओं की उम्र के रूप में, वे चार्ज क्षमता खो देते हैं और वे अलग-अलग डिस् / चार्ज प्रोफाइल (नई कोशिकाओं की तुलना में) करते हैं। उपयोग किए गए चार्जर के आधार पर, इसका मतलब यह हो सकता है कि उपयोगकर्ता अपने डिवाइस में विभिन्न आरोपों के साथ कई कोशिकाओं का उपयोग करता है - जिसके परिणामस्वरूप डिवाइस केवल तब तक काम करेगा जब तक कि सबसे कमजोर सेल पर्याप्त शक्ति प्रदान करने में सक्षम हो (जो आमतौर पर है) नई, उच्च क्षमता कोशिकाओं की तुलना में बहुत कम समय एक उपकरण को ऊर्जा प्रदान करेगा)।

पुन: ... क्यों नहीं एक ही बैटरी है? "

एक बैटरी कोशिकाओं का एक संग्रह है। एक बड़ी सेल आपके विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए निर्मित हो सकती है; हालाँकि, यह सेल संभवतः वर्तमान सेल डिज़ाइनों की तुलना में अन्य अनुप्रयोगों के लिए बैटरी बनाने के लिए कम उपयोगी होगा।

पुन: "क्यों डिवाइस बंद हो जाता है और अच्छी बैटरी का उपयोग शुरू नहीं करता है?"

कभी-कभी (सेल कनेक्टिविटी के आधार पर) एक अच्छी सेल से ऊर्जा एक उपकरण को अन्य कमजोर सेल / पीटर के आउट के रूप में काम कर सकती है। दूसरी बार यह संभव नहीं है क्योंकि डिवाइस को संचालित करने के लिए आवश्यक न्यूनतम सीमा से कम बैटरी (वीए) की उत्पादन क्षमता कम हो गई है।

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मुझे लगता है कि यह इस बात का हिस्सा है कि निर्माता अलग-अलग रचनाओं के साथ बैटरी मिश्रण नहीं करने की सलाह क्यों देते हैं?

— JAB

अधिक क्षमता और निम्न क्षमता वाली कोशिकाओं को मिलाने से निचली क्षमता की कोशिकाओं के कम होने के बाद कम क्षमता वाली कोशिकाओं में रिवर्स चार्ज की स्थिति बन सकती है।

— DIYser

Answer 5

यह सुझाव दिया गया था कि एक बैटरी को संभवतः संधारित्र के रूप में नहीं बनाया जा सकता है क्योंकि आप चोक (उर्फ रिएक्टर) के साथ प्रतिध्वनित नहीं हो सकते हैं।

यह गलत है और केवल यह साबित करता है कि क्यू प्रतिध्वनित करने के लिए बहुत कम है और संधारित्र होने की आवश्यकता नहीं है (एक रासायनिक ऑफसेट जंक्शन वोल्टेज के साथ एक डायोड की तरह जिसे सही ढंग से ध्रुवीकृत किया जाना चाहिए)

हम एक श्रृंखला टैंक सर्किट के लिए जानते हैं, प्रतिरोध के लिए प्रतिक्रिया का अनुपात = क्यू होना चाहिए> 1 को लंबे समय तक गूंजना और >> 1, जहां क्यू = 0.7 को महत्वपूर्ण भिगोना के रूप में परिभाषित किया गया है।

मैं सुरक्षित रूप से कह सकता हूं, बैटरियां अति-खराब अल्ट्रा (खराब) कम क्यू कैपेसिटर हैं।

प्रमाण

बैटरी के लिए एकल सी मॉडल का उपयोग करना (1 ऑर्डर सन्निकटन)

$\dfrac{1}{ESR*2\pi fC}~~~Q=\dfrac{0.16T_r}{T} \text{ for T=ESR*C} ~~$

$~ T_o=\frac{1}{f_o} \text{ res. freq. e.g. ~LiPo: T=100kF*5mΩ=500s {min.theoretical drain time}}$

• लेकिन कभी भी शॉर्ट सर्किट न हो सकने वाला LiPo शॉर्ट सर्किट, क्योंकि गर्मी बढ़ने के कारण यह उड़ जाएगा।

Q >> 1 या 0.16Tr / 500> 1 के लिए चक्र की अवधि Tr >> 3125 s या >> 52 मिनट

फिर चोक समान या बेहतर Q >> 1 L / R >> 52 मिनट egeg >> 100H / 30mΩ चुनें

इसलिए बैटरी से एलसी ऑसिलेटर बनाना संभव नहीं है।

कुछ ट्रांसफॉर्मर जैसे नीचे एक क्यू के पास है लेकिन <1 लंबे समय के स्थिरांक के साथ।

मस्ती के लिए BTW मैं एक कारखाने में ऊपर की तरह एक ट्रांसफार्मर की प्राथमिक विंडिंग भर में 18650 LiPo सेल लगाया और उम्मीद के मुताबिक V = LdI / dt संतृप्ति तक एक धीमी गति से रैंप था। क्या एक टैंक!

वास्तविकता यह है कि बैटरियां बहुत सारे सुपरकैड्स हैं जिनमें दसियों हज़ारों फराड हैं लेकिन बहुत लंबे समय तक रहने वाले और इस तरह कम क्यू।

लेकिन आपके सवाल का जवाब देने के लिए।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

Answer 6

अपने अंतिम प्रश्न का उत्तर देने के लिए:

यदि कोई उपकरण 2 AA बैटरी पर चलता है, तो ये आमतौर पर श्रृंखला में जुड़े होते हैं, जिसका अर्थ है कि वोल्टेज ऑपरेटिंग वोल्टेज बनने के लिए जोड़ते हैं। इस मामले में 2 * 1.5V = 3V। डिवाइस केवल एक निश्चित सीमा तक काम कर सकता है, जो डिवाइस से डिवाइस तक भिन्न होता है। मान लें कि डिवाइस 3V के लिए डिज़ाइन किया गया है और यह 2V से अधिक वोल्टेज के साथ काम कर सकता है। इस मामले में बैटरी में से एक में अभी भी लगभग पूर्ण चार्ज (1.4V) हो सकता है, लेकिन दूसरा पूरी तरह से 0.2V में सूखा है। यह केवल 1.6V के एक संयुक्त श्रृंखला वोल्टेज के बराबर है जो डिवाइस को और अधिक शक्ति नहीं देगा।

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तो सवाल कुछ इस तरह था: "एक बड़ी बैटरी क्यों नहीं?" उत्तर: क्योंकि कई सेल केमिस्ट्री नहीं हैं जो 3V से अधिक प्रदान कर सकते हैं। सुपरकैपेसिटर ऐसा कर सकते थे।

यह उत्तर भ्रामक लगता है; ऐसा लगता है कि एक बैटरी लगभग पूरी तरह से खत्म हो जाएगी इससे पहले कि अगले भी पानी निकलना शुरू हो जाए। मुझे पता है कि आपका इरादा नहीं रहा होगा, लेकिन यह उस रास्ते पर आया। शायद एक बेहतर उदाहरण अलग-अलग पैक्स से दो नई बैटरी में डाल दिया जाएगा (भले ही वे एक ही एमएफजीआर हो)। एक उच्च प्रारंभिक ESR हो सकता है इसलिए इसका प्रभावी उत्पादन कम होने लगेगा, भले ही यह अभी भी नया हो। ईएसआर के उच्च स्तर पर शुरू होने के कारण (भले ही केवल 0.05 ES), यह बैटरी अन्य की तुलना में जल्द ही स्पष्ट क्षमता में गिरावट आएगी क्योंकि इसका ईएसआर चढ़ना जारी है और इसका आउटपुट गिरता जा रहा है।

— डॉकटर जे

@DoktorJ One will be dead and the other is still in the green.यह वही है जो वर्णित है। मैंने यह नहीं कहा कि ज्यादातर मामलों में यही होगा, लेकिन यह हो सकता है। इसके अलावा, मैं केवल इस सवाल के अंतिम भाग का उल्लेख कर रहा था कि जब बैटरी में से एक अभी भी अच्छा है तो डिवाइस काम करना क्यों बंद कर देता है। ईएसआर पहलू को पहले से ही अन्य उत्तरों में अच्छी तरह से समझाया गया था।

— चिंडोकाइन

Answer 7

हर बैटरी में कुछ अलग चार्ज या डिस्चार्ज चक्र होता है। यहां तक ​​कि सबसे अधिक सपर और महंगी बैटरी में एक ही बैच या एक ही मॉडल के विभिन्न बैच की परवाह किए बिना कुछ अलग है और एक ही कंपनी द्वारा निर्मित है।

आपको न केवल सस्ती खिलौना बैटरी पर यह घटना मिल सकती है, जो आमतौर पर जोड़े एकल जोड़ी लेकिन विभिन्न स्रोत के साथ आती हैं। मेरा निजी अनुभव टेलीकम्यूनिकेशन नेटवर्क पर औद्योगिक ग्रेड बैटरी के उपयोग को दर्शाता है जो समान बैटरी बैंक के भीतर अलग-अलग तरीके से पचता है।

जैसा कि मैंने पहले भी उल्लेख किया है, समान मॉडल और समान उपयोग पैटर्न के साथ भी जब चार्ज या डिस्चार्ज चक्र होता है तो हर बैटरी परमाणु स्तर में भिन्न व्यवहार करती है। बैटरी के घिरे वातावरण का प्रभाव भी है (वहाँ बैटरी बैंक उच्च तापमान प्रदर्शन मिला है) असमान विकृति और जीवन प्रत्याशा बनाता है।

तो यह एक यादृच्छिक मामला नहीं है, लेकिन अधिकांश समय वे अलग-अलग विकृति दिखाते हैं यहां तक ​​कि एक साथ अभिनय भी करते हैं ...